Цели и задачи:
- образовательные:
Изучить физические и химические свойства разбавленной и концентрированной азотной кислоты и нитратов;
- развивающие:
Научить экспериментально определять нитрат-ион, развивать навыки работы студентов с мастерством виртуального лабораторного оборудования.
- воспитательные:
Обратить внимание студентов на проблему нарушения круговорота азота в природе – одну из основных экологических проблем человечества
Оборудование: персональный компьютер для каждого учащегося.
Ход урока:
Организационный момент: Мотивация урока. Вступительное слово.
Сегодня на уроке мы повторим строение и свойства оксидов азота, способы получения наиболее важных оксидов их значение и применение.
Ранее мы с вами познакомились с оксидами азота. На доске записаны формулы оксидов азота.
NO; N=O
N2O N –O - N
N2O3 O =N-O-N=O
NO2 O = N = O
N2O5 O=N – O – N = O
/ /
О O
Задание: Назвать оксиды, указать все возможные степени окисления азота. Указать валентность оксидов.
Изучение новой темы:
Сейчас нам предстоит изучить новую тему. Ваша задача – записывать опорный конспект темы.
План урока
Структурная формула
Физические свойства
Химические свойства
Получение азотной кислоты
Применение
Соли азотной кислоты-нитраты
Тип химической связи в молекуле азотной кислоты – полярная ковалентная, тип кристаллической решетки – молекулярная, форма молекулярной решетки – линейно-угловая.
НNO3, Н – О – N = = O
//
O
Физические свойства:
Азотная кислота – это бесцветная летучая жидкость (плотность – 1, 52 г/мл) с едким запахом, которая при – 42 С переходит в кристаллическое состояние. Очень гигроскопична. На воздухе она «дымит», так как пары ее с влагой воздуха образуют мелкие капельки тумана. С водой смешивается в любых соотношениях. Кипит при 86 С. При хранении под действием теплоты и на свету НNO3 частично разлагается, приобретая желтоватый цвет.
4 HNO3 →4 NO2 +O2 +2H2O
Химические свойства:
А) в водных растворах полностью диссоциирует на ионы – Н и NO3
HNO3 → NO3 + H
Б) взаимодействие с основными оксидами:
СиО + 2 HNO3 →Си(NO3)2 +H2O
В) взаимдействие с основаниями:
HNO3+NaОН → NaNO3+H2O
Взаимодействие азотной кислоты различной концентрации с металлами различной активности показывают следующие схемы, они у вас на столах:
| Концентрированная HNO, не действует на эти металлы | Концентрированная, с малоактивными металлами | Концентрированная с щелочными и щелочно-земельными металлами | Разбавленная, со щелочно-земельными металлами, а также с Zn и Fe | Разбавленная Малоактивными металлами |
| Fe, Cr, Al, Au, Pt, Ir, Pd, Rh | NO2 | N2O | NH3 NH4NO3 | NO |
Пользуясь этой таблицей, составим уравнение реакции взаимодействия концентрированной азотной кислоты с медью, которая и является качественной реакцией на нитрат –ион.
А) взаимдействие HNO с малоактивными металлами:
Си+ HNO3конц.→ Си(NO3)2 +2 NO2 + 2 H2O
В аналогичную реакцию вступает ртуть с концентрированной азотной кислотой.
Б) взаимдействие HNO3 с активными металлами:
5 Zn+HNO3разб.→ 5Zn(NO3)2 +N2+6H2O
4 Zn +10HNO3очень.разб.→4Zn(NO3)2 +NH4NO3 +3H2O
В) Как видите, согласно этой схеме концентрированная азотная кислота не действует на такие металлы как: Fe, Cr, Al, Au, Pt, Ir, Pd, Rh. Как это происходит? Давайте посмотрим пример такой виртуально: «Пассивация железа в концентрированной азотной кислоте» (учитель демонстрирует видеофрагмент)
Г) Однако смесь, содержащая один объем азотной и три объема концентрированной соляной кислоты, называющаяся «царской водкой»- растворяет даже «царей» металлов – золото и платину.
HNO3+3 HCl →3Cl +NO +H2O (присутствие в царской водке атомарного хлора и обуславливает ее сильнейшие окислительные свойства)
Au +3HCl+HNO3→AuCl3+NO+2H2O
Д) Азотная кислота взаимодействует с большинством неметаллов, окисляя их до соответствующих кислот или оксидов.
S+2HNO3разб.= H2SO4 +2NO↑
S +6HNO3конц.= H2SO4 +6NO2+2H2O
Получение азотной кислоты.
А) в лаборатории азотную кислоту можно получить действием концентрированной серной кислоты на нитраты:
NaNO3+H2SO4=NaHSO4+HNO3
В промышленности азотная кислота получается каталитическим окислением аммиака:
4NH3+5O2=4NO↑+6H2O (наличие катализатора)
2NO+O2=2NO2 (при обычных условиях)
4NO2 +O2+2H2O= 4HNO3
Соли азотной кислоты – нитраты.
Соли азотной кислоты называются нитратами. Они получаются при действии кислоты на металлы, их оксиды и гидроксиды. Хорошо растворимые в воде нитраты натрия, калия, аммония и кальция называются селитрами. В связи с тем, что нитраты содержат азот в высшей степени окисления и, следовательно являются окислителями, они находят широкое применение в изготовлении легковоспламеняющихся и взрывчатых веществ. Например, KNO3 применяется для приготовления черного пороха (смесь – 75%, KNO3, 15% С и 10%S).
Селитры очень широко используются в сельском хозяйстве в качестве удобрений. Из всех минеральных удобрений нитраты особенно сильно загрязняют окружающую среду, так как отличаются более высокой подвижностью в почве, чем калийные и фосфорные удобрения, и лучшей растворимостью.
При избытке нитратов в почве они полностью не перерабатываются, а накапливаются в растительной продукции и попадают в организм человека и животных. В желудочно-кишечном тракте нитраты превращаются в соли азотистой кислоты – нитриты, которые отравляют организм. Нитриты могут вступать во взаимодействие с гемоглобином, образуя метагемоглобин, в котором железо окислено до Fe (III).
Это вещество угнетает дыхательный центр, так как оно не способно переносить кислород. Многие растения способны накапливать большое количество нитратов, например капуста, кабачки, петрушка, укроп, свекла столовая, тыква и другие. Такие растения называют нитрато-накопителями. Наличие избытка нитратов в растениях можно установить различными химическими методами.
Нитраты хорошо растворимы в воде, особенно в теплой, и вымываются из овощей. Варка овощей снижает содержание нитратов на 50-80%. Уменьшают их количество квашение, соление и маринование. А вот сушка, приготовлении соков и пюре, наоборот содержание нитратов повышают.
В 20 веке химический синтез азотных удобрений на основе связывания атмосферного азота стал главным источником питания культурных растений.
По рекомендации Всемирной организации здравоохранения суточное поступление нитратов в организм человека не должно превышать 5 мг на 1 кг живого веса, т. е. для человека массой 70 кг допустимы – 350 мг нитратов. Ведь токсическое действие нитратов проявляется в том, что внутри организма они восстанавливаются до нитритов.
Не преобразованные и не выведенные из организма они оказываются в грудном молоке и в мясе домашнего скота.
Некоторые дети в возрасте до 3 месяцев получают в 12 раз больше нитратов и нитритов, чем допустимо. (по даны ВОЗ).
Эта экологическая проблема- проблема нарушения круговорота азота в природе дискутируется уже долгие годы, однако появление новых экологических проблем делают ее более трудноразрешимой.
Рефлексия урока:
Что нового узнали на уроке. Каково значение нитратов в природе и в жизни человека?
Домашнее задание:
1. Прочитать параграф 39, составить опорный конспект
2. Составить таблицу «Значение азота для живых организмов»